大气环境监测技术及其应用

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遥感技术在大气环境监测中的应用

作者：张艳君

来源：《现代农业科技》2012年第20期

摘要 论述了大气环境遥感监测中的基本原理，并对遥感监测与常规大气环境监测的特点进行分析对比，并讨论了大气环境遥感监测技术的应用情况与技术特点。

关键词 遥感监测；原理；大气环境监测；应用

中图分类号 X513；X87 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）20-0282-01

目前，环境监测工作虽然已经从以前的瞬时人工监测发展到现在的连续自动监测，但范围的局限性任然存在。对一定区域内的大气环境质量情况仍然很难得到较为精确的结果，且还存在资金投入量大等问题。而遥感技术监测的出现弥补了以前环境监测工作中的不足，遥感技术不仅速度快、成本低，且监测范围较为广泛，除了可以长期进行动态监测外，还能将平时无法发现的污染源及其扩散的方向进行准确的定位，从而达到快速、及时、准确地进行环境治理的目的[1-5]。

1 遥感监测原理

遥感监测是对一段间隔以外的物体或发生的某种现象通过仪器来进行观测。遥感监测是一种在远处不用直接接触物体或发生的某种现象既可得到所需要的信息，并对信息进行辨认、加工和分析。遥感技术是目前世界上较先进的技术，将遥感技术用于环境监测上有很多好处，如不需求采样就可以对污染源进行定位以及跟踪；还可以设置自动报警装置，当发现污染源，便可以自动跟踪污染源、监测污染范围以及在大气中的扩散等。遥感监测可以分为以下类型：紫外、可见光、反射红外遥感技术、热红外遥感技术和微波遥感技术。

2 遥感监测技术在大气环境监测中应用

遥感技术工作方式的划分可分为多种，其中应用最多的是主动式与被动式的遥感监测。主动式遥感监测是由遥感探测仪器自身向外所发出的波束或次波束，与被探测的物质吸收、反射等相互作用后产生回波，再通过卫星对这种回波进行检测；被动式遥感大气监测主要是靠太阳光照到物体上，物体吸收、反射和折射的太阳光不同，外加物体自身所发射的红外光等的接收，从而完成对大气成分的测量。

LOW CARBON WORLD 2017/11节能环保大气环境监测中激光雷达技术的应用姜杰，郭燕鸿(贵州省环境监测中心站，贵州贵阳550081)【摘要】激光雷达是当前应用广泛的一种现代光学遥感设备，是传统雷达技术和现代激光技术结合后的产物，在大气环境监测中有重要的作 用。本文以激光雷达的特点为基础，对如何将其应用到大气环境监测中进行分析。【关键词】大气环境监测;激光雷达技术;应用要点【中图分类号】TN958.98 【文献标识码】A 【文章编号】2095-2066( 2017 )31-0009-02激光雷达是集激光技术、光学技术和微弱信号解析技术 于一体的一种现代化遥感手段，激光雷达由于探测的波长缩 短，波束定向性增强，因此本身具有比较高的分辨率和灵敏 度，能准确探测盲区。激光雷达技术形式能实现对大气环境、 海洋和陆地等探测，在各个领域中有重要的作用。1激光雷达的特点、分类和发展大气环境中污染物成分的监测，需要对气象因素进行掌 握，探测大气成分。激光雷达能探测气溶肢、云粒子的具体分 布，同时能进行大气成分、污染环境气体的探测等，对主要污 染源、城市上空污染物的扩散等进行有效管理。1.1激光雷达特点激光雷达对技术性有严格的要求，涉及到激光光源、激光 发射和接收光学以及机械系统等，必须合理应用脉冲技术，实 现连续工作。激光雷达采用脉冲或者连续波两种工作形式，探 测方式也分为直接探测和外部探测等，通过发射一定频率的 激光脉冲，能将短激光脉冲发射到大气层，沿着轨迹可以发 现，光逐渐被小粒子散射开。反向散射到激光雷达系统中，被 监测器接受，接受信号后，对数据处理，得到最终结果。由于光 的等速性、时间和散射器等和距离有关，沿着空间信息被检测 后，接受空气中的粒子和分子后，能实现信号的移动，其本身 具有比较高的分辨能力和抗干扰能力。1.2激光雷达分类随着科学技术的不断发展，激光雷达的类型有很多。在大 气污染和环境监测过程中，地基固定式和车载激光雷达的呈 现出网格化的趋势，机载激光雷达在发达国家应用效果比较 明显，很多空间激光雷达执行范围扩大。测量对象以S〇2、NOx 和〇3等为主，在探测过程中以高灵敏度为主，考虑到吸收形 式和米氏后向散射法的具体要求，激光器发展则以半导形式 为主，激光器的发展趋势是采用半导体激光器泵浦的全固化 激光器。1.3激光雷达技术的发展近几年我国激光雷达技术取得突出的进步，我国中科院 大气物理所研制出第一台激光雷达，同时附带能见度比较高 的YAG雷达。中科院武汉物理与数学研究的激光雷达，钠层 荧光激光雷达和拉曼散射激光雷达应用优势比较明显。中科 院安徽光机所的激光雷达技术研究取得了突出的成就，已先 后研制成功我国第一台测污激光雷达即监测乙烯的JC-1激光 雷达、平流层气溶肢探测L625激光雷达、可移动双波长对流层 和近地层气溶肢探测L300激光雷达、我国第一台平流层臭氧 探测UV-DIAL差分激光雷达，能实现大气环境属性的监测[1]。2大气环境监测中激光雷达技术的具体应用当前我国激光雷达技术在具体检测中起到重要的作用， 在具体应用过程中建立了雷达观测站，激光雷达在国内发展 趋势比较明显，如何将其应用到大气环境监测中成为重点。以下将对大气环境监测中激光雷达技术的具体应用进行分析。2.1气溶胶和边界层的探测在诸多大气环境影响因素中，气候是主导因素，云和气溶 肢是两个重要但是不能确定的影响因子，气溶肢通过吸收和 散射太阳辐射以及地球的长波辐射后对大气系统产生影响。 云层对大气辐射平衡影响较大，对于系统本身而言，云不仅仅 是指示器，同时也是调节器，云在气候变化中起到重要的作 用，根据边界层的参数设定要求可知，如果准确确定高度和准确 度是张洪点，在实施过程中要了解传输模式和污染物的系数。在各项指标确定的过程中，利用激光雷达能实现对云和 气溶肢的处理，在实践过程采用Mie散射，包括共振荧光、偏 振等，为了实现不同区域的探测，要对消光系数、后向散射系 数等进行处理，了解结构特征，并对各类特征进行分析[2]。2.2温度的探测温度是一个重要的气象参量，大气温度对海洋、大气物理 和天气预报等起到重要的作用，根据现有温度检测形式可知， 充分利用高分辨率的激光雷达，能得到准确的数据。拉曼激光 雷达也可以应用到温度探测中，该方案分为振动和转动两种， 可以充分利用N2和〇2分子，以转动谱线强度和温度关系测 量为基础，可以采用双波长转动拉曼散射原理实现大气温度 的探查|31。2.3能见度的监测能见度的好坏直接反应区域大气环境的质量，同时和人 们的日常生活存在一定的联系，尤其是海陆空交通容易受到 制约。如果能见度比较低，则直接给人们带来诸多不良影响， 因此探究大气环境质量，了解能见度是关键。在能见度监测过 程中采用激光雷达技术，能直接探测激光和雷达的相互关系， 根据大气能见度的具体要求可知，为了准确反应大气对传输 的衰减作用，需要将其作为重要手段，按照能见度和倾斜程度 进行评价。水平能见度在大气环境均匀的条件下可见度比较 高，根据现有原理和消光系数要求可知，克服其他不良因素的 影响，能满足具体要求|41。2.4风的探测风速是气候学研究的重点所在，也是大气环境中污染物 输送的重要参数，大气中风速的测量对全球气候有一定的积 极影响，提升数值天气预报的精度是重点所在。在局部区域检 查过程中，要了解技术要点和重点，实现直接检测。地基相干 系统逐渐成熟，其整体上对发射激光有严格的要求，考虑到发 射、接收光学系统等变化，要做好边界层的风速测量工作，非 相干检测技术受到广泛的重视，根据边缘检测系统的具体要 求可知，做好大风场的测量是关键。利用单边缘检测技术测量 风速时，要了解气溶肢和分子散射点，兼顾到大气风速测量类 型，为了提升风速实现灵敏度检测，必须合理应用检测技术|51。2.5大气成分的检测

遥感技术在大气环境监测中的应用论文

摘要 遥感技术不仅能对较大范围内的大气环境污染情况和大气环境污染变化趋势进行准确、实时、动态的监测，还能够对突发性的大气环境污染事情的发生、发展以及停止实施快速准确的定位、跟踪和监测，从而能及时采取相应的应对措施，从而大大降低大气污染造成的损失。因而，遥感监测技术在大气环境管理和大气污染控制中起着举足轻重的作用。目前，遥感技术还在水环境、生态环境等众多领域都取得了较大的成果。

关键词 遥感监测；原理；大气环境监测；应用

目前，环境监测工作虽然已经从以前的瞬时人工监测发展到现在的连续自动监测，但范围的局限性任然存在。对一定区域内的大气环境质量情况仍然很难得到较为精确的结果，且还存在资金投入量大等问题。而遥感技术监测的出现弥补了以前环境监测工作中的不足，遥感技术不仅速度快、成本低，且监测范围较为广泛，除了可以长期进行动态监测外，还能将平时无法发现的污染源及其扩散的方向进行准确的定位，从而达到快速、及时、准确地进行环境治理的目的[1-5]。

1 遥感监测原理

遥感监测是对一段间隔以外的物体或发生的某种现象通过仪器来进行观测。遥感监测是一种在远处不用直接接触物体或发生的某种现象既可得到所需要的信息，并对信息进行辨认、加工和分析。遥感技术是目前世界上较先进的技术，将遥感技术用于环境监测上

有很多好处，如不需求采样就可以对污染源进行定位以及跟踪；还可以设置自动报警装置，当发现污染源，便可以自动跟踪污染源、监测污染范围以及在大气中的扩散等。遥感监测可以分为以下类型：紫外、可见光、反射红外遥感技术、热红外遥感技术和微波遥感技术。

2 遥感监测技术在大气环境监测中应用

遥感技术工作方式的划分可分为多种，其中应用最多的是主动式与被动式的遥感监测。主动式遥感监测是由遥感探测仪器自身向外所发出的波束或次波束，与被探测的物质吸收、反射等相互作用后产生回波，再通过卫星对这种回波进行检测；被动式遥感大气监测主要是靠太阳光照到物体上，物体吸收、反射和折射的太阳光不同，外加物体自身所发射的红外光等的接收，从而完成对大气成分的测量。

：　能环保　ＬＯＷ　ＣＡＲＢＯＮ　０　Ｄ　２０１７／９　

大气环境监测中遥感技术的应用　

郭燕鸿，袁雪（贵州省环境监测中心站，贵』　Ｉ＇１贵阳５５００８１）　

【摘要】遥感技术的进步与发展为提升现代环境监测质量提供了可能。遥感技术的应用可以实现对其环境的具体污染程度、环境改变等各项　

内容进行实时监测与跟踪，从而依据具体情况，采取相应的处理措施，改善大气环境，为人们提供一个良好的生活环境。　

【关键词】大气环境监测；遥感技术；生活环境　

【中图分类号Ｉｘ８３　【文献标识码】Ａ　【文章编号】２０９５—２０６６（２０１７）２６—００２２—０２　

随着工业的快速发展，我国大气环境的污染越来越严重．　

以我国贵州的大气环境来看，污染情况日益加剧。近几年，人　

们已经意识到大气污染对人们生活造成的影响．加强了对该　

方面问题的重视。在大气环境治理过程中．要通过合理的措施　

对大气环境进行监测，在大气环境监测过程中，遥感技术已经　

十分成熟，该技术在具体应用过程中具有速度快、成本低、监　

测范围广等多项优点，因而成为了大气环境管理及大气污染　

治理的一项关键方法　

１遥感监测原理　

遥感技术的具体应用过程中就是利用仪器对一段间隔外　

的物体或者发生的某一现象进行动态观测　在观测过程中利　

用遥感监测技术．能够减少与某种现象物体的直接接触，在不　

发生直接接触的情况下．可以远程获取关键信息．同时对该信　

息进行直接分析与辨认【ｌ＿。遥感技术是一项先进的大气环境监　

测技术，其因为具有诸多优势，因此得到了广泛应用，其对于　

环境污染源、定位跟踪等各项操作。不需要采样就能够实现．　

同时可以将自动报警技术设置在相应装置中，在监测过程中，　

如果发现污染，报警装置将会对自动对污染源进行监测．对污　

染范围及大气中的扩散情况进行自动跟踪。遥感监测一般分　

为五种类型，具体分类如图１所示。　

２大气环境环境监测过程中遥感技术的具体　

应用　

２．１监测大气气溶胶　图１遥感监测的分类